TURUN SEUDUN BIOJÄTEHUOLLON ELINKAARISELVITYS

Transkriptio

1 Opinnäytetyö (YAMK) Insinööri ylempi AMK Ympäristöteknologia 2012 Henna Knuutila TURUN SEUDUN BIOJÄTEHUOLLON ELINKAARISELVITYS kasvihuonekaasupäästöjen vertailu

2 OPINNÄYTETYÖ (YAMK) TIIVISTELMÄ Turun ammattikorkeakoulu Ympäristöteknologia Toukokuu 2012 Sivumäärä 78 Työn ohjaaja KTM projektipäällikkö Piia Nurmi Turun ammattikorkeakoulu Työn muut ohjaajat DI Kehityspäällikkö Esa Nummela ja DI Kehitysinsinööri Timo Hämäläinen Jätelaitosyhdistys sekä DI Kehittämispäällikkö Simo Isoaho Pirkanmaan Jätehuolto Oy Henna Knuutila TURUN SEUDUN BIOJÄTEHUOLLON ELINKAARISELVITYS KASVIHUONEKAASUPÄÄSTÖJEN VERTAILU Selvityksen tarkoituksena on tarkastella elinkaariarviointia hyödyntäen biojätteen vaihtoehtoisia jätehuoltoratkaisuja Turun Seudun Jätehuolto Oy:n (TSJ) toimialueella. Työssä arvioitiin eri vaihtoehtojen avulla alueen biojätemääriä ja erilliskeräysjärjestelmän kattavuuden sekä asumistiheyden vaikutusta biojätteen noudon ja kuljetuksen kasvihuonekaasupäästöihin (KHKpäästöihin). Lisäksi tarkasteltiin alueen biojätteen käsittelyvaihtoehtoja ja vertailtiin niiden aiheuttamia KHK-päästöjä ja -hyvityksiä. Asuinkiinteistöiltä erilliskerättävän biojätteen noudon ja kuljetuksen kasvihuonekaasupäästöt laskettiin perustuen vähintään neljän huoneiston kiinteistöiden keräyspaikkoihin ja perustuen vähintään 20 huoneiston kiinteistöiden keräyspaikkoihin. Erilliskerätyn biojätteen käsittelyvaihtoehtoina tarkasteltiin mädätystä ja siitä saatavan biokaasun hyödyntämistä joko energiana tai liikennepolttoaineena. Biojätteen erilliskeräyksen ja -käsittelyn vaihtoehtona tarkasteltiin menettelyä, jossa biojätettä ei erilliskerätä vaan se ohjataan jätevoimalan polttoaineeksi sekalaisen yhdyskuntajätteen (polttokelpoinen jäte) osana ja polttoaineesta vapautettu energia hyödynnetään kaukolämpönä ja sähkönä. Kaikissa tarkastelluissa biojätehuollon vaihtoehdoissa KHK-päästöhyvitykset ovat suurempia kuin varsinaiset päästöt (KHK-tase negatiivinen). Selvityksen perusteella biojätteen hyödyntäminen polttokelpoiseen jätteeseen sisältyvänä osana jätevoimalassa tuottaa % suuremmat KHK-päästöhyödyt kuin erilliskeräykseen perustuva biojätehuolto. Koko toimialueen noudon ja kuljetuksen osalta vähintään 20 huoneiston kiinteistöihin ulotettu biojätteiden erilliskeräys tuottaisi 45 % pienemmät KHK-päästöt verrattuna siihen, että biojätettä kerättäisiin vähintään 4 huoneiston kiinteistöiltä. Mikäli erilliskeräys kattaisi vain asumisluvultaan suurimmat kunnat, Naantalin, Kaarinan, Raision ja Turun, saataisiin sekä vähintään 4 huoneiston että vähintään 20 huoneiston kiinteistöiden osalta koko toimialueen biojätteestä erilliskerättyä yli 90 p-%, ja noudon ja kuljetuksen aiheuttamat KHK-päästöt vähenisivät noin 15 % verrattuna noutoon ja kuljetukseen koko toimialueelta. ASIASANAT: BIOJÄTE, ELINKAARIARVIOINTI, KASVIHUONEKAASUPÄÄSTÖT ENERGIAHYÖDYNTÄMINEN, MÄDÄTYS. [Avainsanat]

3 MASTER S THESIS ABSTRACT TURKU UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Environmental technology May 2012 Total number of pages 78 Instructor Piia Nurmi M.Sc. (Econ.) Turku university of applied sciences Other instructors M.Sc. (Tech.) Esa Nummela ja M.Sc. (Tech.), Timo Hämäläinen The Finnish Solid Waste Association and M.Sc. (Tech.) Simo Isoaho Tampere Regional Solid Waste Management Ltd Henna Knuutila LIFE CYCLE ANALYSIS FOR BIOWASTE MANAGEMENT IN TURKU REGION - BENCHMARKING OF GREENHOUSE GAS EMISSIONS The aim of this master thesis was is to compare different biowaste management systems in Turku region by using a life-cycle analysis. The impact of greenhouse gas emissions (GHG emissions) from separate biowaste collection and transportation were estimated by calculating different options of the amount of biowaste, coverage of separate collection and population density. In addition, different biowaste treatment options and caused GHG emissions were studied. The GHG emissions produced by separate biowaste collection and transportation were estimated from different size of properties (4 and 20 apartments). Anaerobic digestion and incineration with municipal solid waste were presented as the options of treating biowaste. The GHG emissions produced by separate biowaste pick-up and transportation were estimated for two different coverage of the separate collection (properties at least 4 and 20 apartments). Anaerobic digestion and incineration with the mixed municipal solid waste were presented as the options of biowaste treatment. Two possibilities for the utilization of the biogas produced were studied (use as energy and vehicle fuel). The study shows that in all options the GHG savings obtained were larger than the greenhouse gas emissions produced. It was found out that the incineration with the mixed municipal solid waste would give % more GHG savings than the separate biowaste collection and biogas utilization options. According to this study, the GHG emissions of the pick-up and transportation of separately collected biowaste could be decrease by 45% by excluding the collection of biowaste in smaller properties than those containing at least 20 apartments. If the pick-up and transport of biowaste covers only the municipalities with the biggest population density, the GHG emissions could decrease about 15 % while the amount of biowaste gained could be more than 90 % compared to the biowaste pick-up and transportation in the whole region. KEYWORDS: BIOWASTE, LIFE CYCLE ANALYSIS, GHG EMISSIONS, INCINERATION, ANAEROBIC DIGESTION.

4

5 SISÄLTÖ KÄSITTEITÄ 9 1 JOHDANTO Taustaa Uusi jätelaki ja valtakunnallinen jätesuunnitelma Työn tarkoitus ja rajaukset 11 2 LÄHTÖKOHDAT SELVITYKSELLE Erilliskerättävä biojäte Turun Seudun Jätehuolto Oy Toimialue Biojätehuollon nykytila Elinkaariarviointi jätehuollossa Kasvihuonekaasupäästöt ja laskentaperusteet Energiankulutuksen ominaispäästöt 21 3 BIOJÄTTEEN NOUTO JA KULJETUS ELINKAARIARVIOINNISSA Noudon ja kuljetuksen laskentamenetelmä Asukas- ja kiinteistömäärät Tyyppialueet Biojätemäärät Biojätteen muodostuminen Biojätteen määrä Nouto, siirtymä- ja jättökuljetus Noudon ja kuljetuksen KHK-päästöt 37 4 BIOJÄTEHUOLLON KÄSITTELYVAIHTOEHDOT Biojätteen käsittely Euroopassa Energiahyödyntäminen Polttoprosessi ja -tekniikat Energiahyötykäytön KHK-päästöt ja -hyvitykset Mädätys 47

6 4.3.1 Mädätysprosessi Mädätyksen KHK-päästöt Biokaasun tuotanto ja sen hyödyntäminen energiantuotannossa Biokaasu liikennepolttoaineena Biokaasun liikennepolttoainekäytön KHK-päästöhyvitykset Mädätteen kierrätys Mädätyksen KHK-päästötase 53 5 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU Biojätteen erilliskeräys Biojätteen käsittely Jätehuollon kokonaistarkastelu Tulosten luotettavuus Vertailu muihin selvityksiin 68 6 JOHTOPÄÄTÖKSET 70 LÄHTEET 72 LIITTEET Liite 1. Kuntayhdistelmät KUVAT Kuva 1. Etusijajärjestys Kuva 2. Yhdyskuntajätemäärän kehitys ja tuleva arvio käsittelytavoittain Kuva 3. TSJ:n toimialue Kuva 4. Asuinkiinteistöiden jätteiden keräys Turun seudulla Kuva 5. Elinkaariarvioinnin vaiheet Kuva 6. Tyyppialueet asukastiheyden mukaan TSJ:n toimialueella Kuva 7 Arvio kokonaiskertymästä jätelajeittain kiinteistökohtaiseen keräykseen Turussa kerros- ja rivitalokiinteistössä (kg/a) Kuva 8 Arvio TSJ:n kerros- ja rivitalokiinteistössä syntyvän polttokelpoisen jätteen jakaumasta Kuva 9. Jätemäärät (t/a) eri vaihtoehdoissa, kun erilliskeräys suoritetaan vähintään neljän huoneiston kiinteistöiltä Kuva 10. Jätemäärät (t/a) eri vaihtoehdoissa, kun erilliskeräys suoritetaan vähintään 20 huoneiston kiinteistöiltä Kuva 11. Noutokierros Kuva 12. Vähintään neljän huoneiston kiinteistöiltä erilliskerättävän (asumisessa ja julkiset toiminnot) biojätteen nouto ja kuljetusaika kunnittain [h/t]... 35

7 Kuva 13. Vähintään 20 huoneiston kiinteistöiltä erilliskerättävän (asumisessa ja julkiset toiminnot) biojätteen nouto ja kuljetusaika kunnittain [h/t] Kuva 14. Noutokierroksen ajan jakaantuminen (%) TSJ:n toimialueella vähintään neljän huoneiston kiinteistöiden erilliskeräysvaihtoehdossa Kuva 15. Noutokierroksen ajan jakaantuminen (%) TSJ:n toimialueella vähintään 20 huoneiston kiinteistöiden erilliskeräysvaihtoehdossa Kuva 16. Polttokelpoisen jätteen mukana käsitellyn bio-osuuden KHK-päästötase tarkastelluissa vaihtoehdoissa Kuva 17. Mädätysprosessin päävaiheet Kuva 18. Mädätyksen KHK-päästöt lähteittäin kun biokaasua hyödynnetään energiana ja liikennepolttoaineena (t/a) Kuva 19 Mädätyksen KHK-päästotase (t/a) Kuva 20. Noudon ja kuljetuksen KHK-päästöt [kg CO2 ekv/t] kunnittain tai kuntayhdistelmissä neljän huoneiston kiinteistöiden erilliskeräyksessä (sis. julkiset palvelut) Kuva 21. Noudon ja kuljetuksen KHK-päästöt [kg CO2 ekv/t] kunnittain tai kuntayhdistelmissä vähintään 20 huoneiston kiinteistöiltä erilliskeräyksessä (sis. julkiset palvelut) Kuva 22. Kaarinan, Naantalin, Raision ja Turun osuus biojätemäärästä vähintään 4 huoneiston kiinteistöiltä kerättäessä Kuva 23. Kaarinan, Naantalin, Raision ja Turun osuus biojätteen KHK-päästöistä vähintään 4 huoneiston erilliskeräysvaihtoehdossa Kuva 24. Kaarinan, Naantalin, Raision ja Turun osuus biojätemäärästä vähintään 20 huoneiston kiinteistöiltä kerättäessä Kuva 25. Kaarinan, Naantalin, Raision ja Turun osuus biojätteen KHK-päästöistä vähintään 20 huoneiston erilliskeräysvaihtoehdossa Kuva 26. Biojätehuollon kokonaispäästöt lähteittäin vähintään neljän huoneiston erilliskeräysvaihtoehdossa Kuva 27. Biojätehuollon kokonaispäästöt lähteittäin vähintään 20 huoneiston erilliskeräysvaihtoehdossa Kuva 28. Biojätehuollon KHK-päästötase eri tarkasteluvaihtoehdoissa Kuva 29. Jätehuoltojärjestelmän KHK-päästöt lähteittäin vähintään neljän huoneiston kiinteistöiden erilliskeräysvaihtoehdossa Kuva 30. Jätehuoltojärjestelmän KHK-päästöt lähteittäin vähintään 20 huoneiston kiinteistöiden erilliskeräysvaihtoehdossa Kuva 31. Jätehuoltojärjestelmän KHK-päästötase TAULUKOT Taulukko 1. Kotitalouksien biojätteen ominaisuuksia 13 Taulukko 2. TSJ:n omistajakunnat, niiden asukasluku, -tiheys ja kuljetusjärjestelmä polttokelpoisen jätteen osalta 15 Taulukko 3. Kasvihuonekaasupäästöjen muuntokertoimet CO2- ekvivalenteiksi 20 Taulukko 4.Pakkaavan jäteauton dieselpolttoaineesta muodostuvat ominaispäästöt 21 Taulukko 5. Energiantuotannon ominaispäästöt (vain fossiiliset CO2- päästöt) 22 Taulukko 6. TSJ:n toimialueen kiinteistö -, asukas- ja biojätemäärät 24 Taulukko 7. Tyyppialueiden asumistiheys/km2. 26 Taulukko 8. Julkisen palvelun jätekertymäkertoimet 28 Taulukko 9. Siirtymäkuljetuksen aika, matka ja keskinopeus eri tyyppialueilla ja kattavuuksissa 33 Taulukko 10 Siirtymäkuljetuksen polttoaineen kulutuslaskelmat eri tyyppialueilla. 37

8 Taulukko 11. Noudon ja kuljetuksen jätemäärät, kulutus ja KHK-päästöt teoreettisilla urakka-alueittain (kg/t, kg/a) eri erilliskeräyskattavuuksien mukaan. 38 Taulukko 12. Biojätteen käsittelymenetelmät EU:ssa. 40 Taulukko 13. Energiahyödyntämisen parametreja vähintään 4 huoneiston erilliskeräysjärjestelmässä 43 Taulukko 14. Energiahyödyntämisen parametreja vähintään 20 huoneiston erilliskeräysjärjestelmässä 44 Taulukko 15. Energiantuotannon CO2-päästöt (vain fossiiliset päästöt) 45 Taulukko 16. Energiahyödyntämisen KHK-päästöhyvitykset vähintään neljän huoneiston erilliskeräysvaihtoehdossa 45 Taulukko 17. Energiahyödyntämisen KHK-päästöhyvitykset vähintään 20 huoneiston erilliskeräysvaihtoehdossa 45 Taulukko 18. Mädätyksen energiantuotto. 50 Taulukko 19. Mädätyksen energiantuotannon KHK-päästöhyvitykset. 51 Taulukko 20. Biometaanin ja Dieselin ominaisuuksia linja-auton polttoainekäytössä (Virtavuori 2009). 51 Taulukko 21. Biokaasun korvaaman dieselin valmistuksen päästöt 52 Taulukko 22. Päästöhyvitykset, kun biokaasu korvaa dieseliä 52 Taulukko 23 Biojätteen käsittelyvaihtoehtojen KHK-päästöt (t/a ja kg/t) 62

9 KÄSITTEITÄ Biokaasu Jätehuolto Jätekertymä Biokaasu on orgaanisen materiaalin biologisessa hajoamisessa muodostuva kaasuseos Jätehuolto tarkoittaa jätteen keräystä, kuljetusta, hyödyntämistä ja loppukäsittelyä, mukaan lukien tällaisen toiminnan tarkkailu ja seuranta sekä loppukäsittelypaikkojen jälkihoito ja toiminta välittäjänä. (JL 646/2011, 6 ) Tietyllä aikavälillä jossakin tarkastelukohteessa mitattu tai arvioitu jätelajin määrä. (Isoaho 2012). Tässä työssä jätekertymällä tarkoitetaan kiinteistön keräysjärjestelmään päätyvää jätelajin määrää (kg/hlö/vuosi). Jätelaji Jättökuljetus Materiaalivirta, mikä syntypaikkalajitteluun perustuen muodostetaan aineista ja esineistä asianomaiselle jätelajille nimettyyn keräysvälineeseen tai keräyskohtaan keräyspaikassa. (Isoaho 2012) Jättökuljetus tarkoittaa kuljetusajoneuvon siirtymistä noutokierroksen viimeisestä kuormauspaikasta siirtokuormauksen tai käsittelypaikan vastaanottoon. (Isoaho 2012) Tässä työssä jättökuljetukseen on sisällytetty myös jäteauton siirtymistä ensimmäiseen kuormauspisteeseen, jäteauton siirtymistä noutokierroksen viimeisestä kuormauspisteestä jätelajien vastaanottavaan laitokseen ja kuorman purkutyötä laitoksessa Kasvihuonekaasu Keräys Kasvihuonekaasuiksi kutsutaan kasvihuoneilmiötä aiheuttavia aineita. Ilmastonmuutos on seurausta kasvihuonekaasujen lisääntymisestä ilmakehässä. Ilmastonmuutoksen kannalta tärkeimmät kasvihuonekaasut ovat luonnossakin esiintyvät vesihöyry, hiilidioksidi, metaani, otsoni ja dityppioksidi. Jätteen kokoamista kiinteistön haltijan, kunnan, tuottajan, jakelijan tai muun järjestämään vastaanottopaikkaan omatoimista käsittelyä varten tai jätteen kuljettamiseksi käsittelyyn, mukaan lukien jätteen alustava lajittelu ja tilapäinen varastointi. (JL 646/2011, 6 ) Keräysjärjestelmän kattavuus/ Erilliskeräyskattavuus Tarkoitetaan sitä osuutta kiinteistöistä tai/ja asukkaista, jotka ovat tietyn jätelajin erilliskeräyksen piirissä

10 Keräyspaikka Keräyspiste Keräysväline Kuormauspaikka Lajittelutehokkuus/aste Lämpöarvo Nouto Noutokierros Siirtymäkuljetus Yhden tai useamman jätelajin vastaanottopaikka, jossa on yksi tai useampi keräysväline tai keräyskohta kunkin jätelajien lyhytaikaista varastointia ja kuljetusta varten.(isoaho 2012) Tietyn jätelajin keräysvälineiden muodostama joukko tai keräyskohta samassa keräyspaikassa. (Isoaho ym. 2005) Tekninen rakenne, johon aine tai esine voidaan laittaa pakkaamatta tai pakattuna lyhytaikaista varastointia ja kuljetusta varten terveyttä, ympäristöä ja viihtyisyyttä koskevien määräysten mukaisesti. (Isoaho 2012) Kuljetusvälineelle määritelty pysähdyspaikka yhdestä tai useammasta keräyspaikasta suoritettavaa noutoa varten. (Isoaho 2012) Määritellyllä aluerajauksella kullekin jätelajille erilliskeräyksessä mitattu tai arvioitu prosenttiosuus tämän jätelajin potentiaalisesta kokonaismäärästä laskettuna. (Isoaho 2012) Lämpöarvolla kuvataan aineen täydellisessä palamisessa vapautuvan energian määrää. Useimmiten lämpöarvon yksikkönä jätepolttoaineille käytetään MJ/kg. Työ, jonka jäteauton kuljettaja tekee yhden keräyspaikan jätelajin kuormaamiseksi jäteautoon. Yhden kuorman muodostamiseksi tehtävää työtä, johon tässä työssä on sisällytetty tarvittavat noudot, siirtymiset ja jätöt sekä siirtymisen kierroksen ensimmäiseen kuormauspaikkaan. Jäteauton siirtyminen kahden peräkkäisen kuormauspaikan välillä. Sekalainen yhdyskuntajäte Yhdyskuntajätteisiin kuuluva jätelaji, joka muodostuu aineista ja esineistä, joita syntypaikkalajittelussa ei ohjata laitettavaksi hyödyntämistä varten yksilöityihin jätelajeihin. (Isoaho 2012) Tässä työssä sekalaisesta yhdyskuntajätteestä käytetään ilmaisua polttokelpoinen jäte. Yhdyskuntajäte Vakinaisessa asunnossa, vapaa-ajan asunnossa, asuntolassa ja muussa asumisessa syntyvä jäte, mukaan lukien sako- ja umpikaivoliete, sekä laadultaan siihen rinnastettavaa hallinto-, palvelu- ja elinkeinotoiminnassa syntyvää jäte. (JL 646/2011, 6 )

11 6 1 JOHDANTO 1.1 Taustaa Jätehuollosta on tullut osa laajempaa materiaalitaloutta. Suomessa etenkin kaatopaikkoja koskevat uudet vaatimukset ja niitä seurannut kustannusten nousu ovat vaikuttaneet jätehuollon kehitykseen ja lisänneet jätteiden hyödyntämispaineita. Teknologinen kehitys on osaltaan lisännyt jätteiden hyödyntämismahdollisuuksia. Kansalaisten tietoisuus luonnonvarojen rajallisuudesta ja ympäristönsuojelun tärkeydestä on kasvanut ja lisännyt halukkuutta jätteiden lajitteluun ja hyödyntämiseen. (HE 199/2010.) EU:n ympäristöpolitiikka ja jätepolitiikka linjaavat Suomen jätepolitiikan päätavoitteet. Jätepolitiikan keskeiset päämäärät ovat luonnonvarojen kestävä käyttö, ympäristövaikutusten vähentäminen ja terveellinen elin- ja toimintaympäristö. Jätesektorin toimiin sisältyy muun muassa Myllymaan ym. (2008a) mukaan merkittävä kasvihuonepäästöjen vähentämispotentiaali, jonka hyödyntämisellä voitaisiin nopeasti saada aikaan positiivisia vaikutuksia ilmastopolitiikassa. Jätettä syntyy materiaalien ja tuotteiden valmistuksesta ja käytöstä. Tuotteiden valmistus, jakelu ja käyttö vaikuttavat ympäristöön eniten, vaikkakin kulutuksen ja jätemäärien edelleen lisääntyessä jätehuoltoratkaisuilla on merkittävä vaikutus tuotteiden koko elinkaaren ekologisuuteen ja kustannuksiin. EU:ssa laaditun jätteiden synnyn ehkäisyn ja kierrätyksen edistämisstrategian ympäristövaikutusten arvioinnissa todettiin jätehuoltovaihtoehtojen eroavan toisistaan eniten ilmastonmuutosvaikutusten osalta. (Myllymaa ym. 2005; Myllymaa ym. 2008a.) Jätehuoltoratkaisujen taloudelliset ja ekologiset vaikutukset vaihtelevat tarkasteltavan jätelajin ja alueen ominaisuuksien mukaan. Systemaattista ja tapauskohtaista tarkastelua vaaditaan, jotta löydetään alueelle mahdollisimman toimiva jätehuoltoratkaisu. Tähän tarvitaan tietoa tekijöistä, jotka vaikuttavat jätehuoltoratkaisujen väliseen paremmuuteen,

12 7 ja menetelmiä, joilla pystytään tuottamaan tietoa ratkaisujen pohjaksi. (Myllymaa ym ) Turun seudun kuntien yhteisen jätepolitiikan mukaan jätteiden hyötykäyttöä tehostetaan siten, että vuonna 2016 Turun seudulla saavutetaan yli 90 %:n yhdyskuntajätteiden hyödyntämisaste. Tarkoituksena on, että jätteet hyödynnetään ensisijaisesti seudullisissa laitoksissa jätelain etusijajärjestyksen mukaisesti tai elinkaaritarkastelun avulla parhaimmaksi osoitetun hyödyntämisvaihtoehdon mukaisesti. (Turun seudun kuntien jätepolitiikka ) Turun Seudun Jätehuolto Oy:n toimialueella on yhdyskuntajätteen hyödyntämisaste valtakunnallisesti katsottuna korkea. Yhdyskuntajätteestä noin 35 % menee materiaalihyötykäyttöön ja 60 % energiahyödyntämiseen. Suurin osa asumisessa syntyvästä jätemäärästä menee energiahyödyntämiseen. Vuoden 2020 tavoitteena on yli 95 % hyötykäyttö asumisessa syntyvän jätteen osalta. (Lehtokari 2011). 1.2 Uusi jätelaki ja valtakunnallinen jätesuunnitelma Eduskunta hyväksyi keväällä 2011 Suomeen uuden jätelain (646/2011), jolla pannaan täytäntöön EU:n uusi jätedirektiivi ja saatetaan jätelainsäädäntö uudistetun perustuslain periaatteiden mukaiseksi. Jätelaki tulee voimaan Uuteen jätelakiin on otettu uudistuneen EU-lainsäädännön mukainen viisiportainen jätehierarkia eli jätelain etusijajärjestys (kuva 1). Lain mukaan on jokaisen toiminnassaan mahdollisuuksien mukaan noudatettava etusijajärjestystä. Jätehuollon toiminnanharjoittajille etusijajärjestyksen toteuttaminen on sitovaa. Etusijajärjestys 1. jätteen määrän ja haitallisuuden vähentäminen 2. uudelleenkäyttöön valmistelu

13 8 3. kierrätys aineena 4. hyödyntäminen energiana tai muu hyödyntäminen 5. loppusijoitus esim. kaatopaikalle. Kuva 1. Etusijajärjestys (Jalkanen 2011). Jätelain etusijajärjestystä sovellettaessa pyritään pääsemään ympäristön kannalta parhaaseen mahdolliseen kokonaistulokseen. Etusijajärjestyksestä voidaan kuitenkin poiketa silloin, kun se on elinkaariajattelun mukaisesti perusteltua tietyn jätteen syntymistä ja jätehuoltoa koskevien kokonaisvaikutusten tarkastelun perusteella. (Jalkanen 2011.) Uuden jätelain nojalla annettavilla asetuksilla on tarkoitus säätää muun muassa eri jätteiden kierrätys- ja hyödyntämistavoitteista sekä jätteen kaatopaikkakäsittelyä koskevista rajoituksista. Valmisteilla oleva orgaanisen jätteen kaatopaikkakielto on olennainen etusijajärjestyksen soveltamiseen liittyvä asia. Se antaa kuntien jätelaitoksille selkeän tuen tulevaisuuden jätehuollon suunnittelussa ja etusijajärjestyksen noudattamisessa. (Uusi jätelaki 2011.)

14 9 Uuden jätelain mukaan kuntien tehtävänä on, kuten nykyisinkin, asumisen, terveys- ja sosiaalitoimen, koulutuksen, julkisen hallinnon ja palvelujen jätehuollon järjestäminen. Kuntien jätehuoltovastuulla on näiden kiinteistöjen yhdyskuntajätteiden kuljetuksen, kierrätyksen, hyödyntämisen ja loppukäsittelyn järjestäminen, siltä osin kuin jätteet eivät kuulu tuottajien vastuulle. Muutosta nykyiseen on lähinnä se, että kunnan jätehuoltovastuulle kuuluu kaikki terveysja sosiaalipalveluissa ja koulutustoiminnassa syntyvä yhdyskuntajäte myös siltä osin kuin on kyse yksityisen omistamista laitoksista. (Jalkanen 2011; Jätelaitosyhdistys 2011a; Uusi jätelaki 2011.) EU:n energia- ja ilmastopaketti asettaa tavoitteeksi kasvihuonekaasujen vähentämisen 20 %:lla vuoteen 2020 mennessä (vertailuvuotena 1990). Päästökauppasektorille asetettu erillinen vähennystavoite on 21 % vuoden 2005 tasosta vuonna Ei-päästökauppasektoriin kuuluvan jätehuollon Suomen kansalliseksi tavoitteeksi on asetettu 16 % vähenemä. Tämä on haasteellinen tavoite, sillä jätteen energiana hyödyntämisellä saatavaa kasvihuonekaasujen vähenemää ei saada kokonaisuudessaan luettua jätehuollon hyväksi, koska rinnakkaispolttolaitokset kuuluvat energiasektorille. (Myllymaa ym. 2008a.) Valtakunnallinen jätesuunnitelma (2008) sisältää Suomen jätehuollon päämäärät ja tavoitteet vuoteen 2016 sekä keskeiset toimet niiden saavuttamiseksi. Valtakunnallisessa jätesuunnitelmassa tuodaan esiin, että jätehuollon nykykäytäntöjä on kehitettävä sekä jätelajien sisältämien materiaalien hyödyntämistä ja jätteiden energiahyödyntämistä on lisättävä. Valtakunnallisen jätesuunnitelman mukaan jätehuollosta aiheutuvia kasvihuonekaasupäästöjä tulee vähentää erityisesti vähentämällä biohajoavan jätteen sijoittamista kaatopaikoille ja lisäämällä kaatopaikoilla syntyvän metaanin talteenottoa. Valtakunnallisen jätesuunnitelman tavoitteena on yhdyskuntajätteen määrän vähentäminen 2000-luvun alun tasolle ja sen jälkeen jätemäärän kääntäminen edelleen laskuun vuoteen 2016 mennessä. Tavoitteena on lisäksi, että vuonna 2016 yhdyskuntajätteistä kierrätetään materiaalina 50 % ja hyödynnetään energiana 30 %. Loppusijoitettavaksi kaatopaikoille päätyisi enintään 20 % yhdyskuntajätteistä. (Etelä- ja Länsi-

15 10 Suomen jätesuunnitelman ympäristöselostus 2009; Etelä- ja Länsi-Suomen jätesuunnitelma vuoteen ; Valtioneuvosto 2008.) Jätelain kokonaisuudistukseen liittyen ollaan valmistelemassa orgaanisen jätteen kaatopaikkakieltoa. Tällainen kielto on tarkoitus sisällyttää uuden jätelain nojalla annettavaan asetukseen. (Uusi jätelaki 2011) Etelä- ja Länsi-Suomen jätesuunnitelma (ELSU), jonka tarkoituksena on toimeenpanna valtakunnallisessa jätesuunnitelmassa esitettyjä tavoitteita, tähtää siihen, että yhdyskuntajätteistä sijoitetaan kaatopaikalle korkeintaan 10 % vuonna (Etelä- ja Länsi-Suomen jätesuunnitelma vuoteen ) - Vuodesta 2009 arvio vaaleammalla pohjalla. Kuva 2. Yhdyskuntajätemäärän kehitys ja tuleva arvio käsittelytavoittain (Jätelaitosyhdistys 2011c). Biojätehuollon osalta ELSU:ssa on asetettu seuraavat toimenpiteet: Selvitetään biojätekeräyksen ympäristövaikutukset sekä tarkoituksenmukaiset keräys- ja kuljetusmatkat biojätekeräyksen optimoimiseksi. Biokaasutus- ja kompostointikapasiteettia rakennetaan koko suunnittelualueelle niin, että kierrätyksen lisääminen onnistuu tavoitteiden

16 11 mukaisesti. (Etelä- ja Länsi-Suomen jätesuunnitelman ympäristöselostus 2009; Etelä- ja Länsi-Suomen jätesuunnitelma vuoteen ) 1.3 Työn tarkoitus ja rajaukset Tämä biojätehuollon elinkaariselvitys on osa Turun seudun jätepolitiikan ja toimintasuunnitelman laadintaa. Tarkasteltavaksi ympäristövaikutukseksi valittiin ilmastonmuutos ja sitä kiihdyttävät kasvihuonekaasupäästöt (KHKpäästöt). Selvityksen tarkoituksena on tarkastella kuntien vastuulle kuuluvan biojätteen vaihtoehtoisia jätehuoltoratkaisuja. Tavoitteena on tuottaa perustellut tiedot biojätteen jätehuoltoratkaisuista kuntien päätöksenteon pohjaksi. Tavoitteen saavuttamiseksi työssä selvitetään toimialueella asumisessa ja julkisissa palveluissa syntyvän biojätteen kertymä, kiinteistökohtaisen biojätteen noutojen ja kuljetusten KHK-päästöt sekä biojätteen käsittelyvaihtoehtojen KHKpäästöt ja -hyvitykset. Selvityksessä elinkaaritarkastelu rajataan TSJ:n toimialueen jätehuoltoa koskevaksi. Biojätteen elinkaari alkaa siitä, kun se on sijoitettu keräysvälineeseen. Laskennassa huomioitiin myös, mitä tuotteita, raaka-aineita, energiaa ja polttoaineita jäteperäisellä materiaalilla tai energialla voidaan korvata. Tässä selvityksessä ei ole huomioitu keräysvälineiden, kuljetusvälineiden, käsittelylaitosten tai muiden laitosten rakentamisesta ja ylläpidosta aiheutuvia päästöjä. Selvityksessä ei tehty biojätehuollon kustannustarkastelua, mutta sen toteuttamisessa voidaan hyödyntää tämän selvityksen järjestelmäkuvauksia ja rajauksia. Selvityksen tarkoituksena ei ole vertailla jätekuljetusten erilaisia järjestämistapoja: kunnan kilpailuttamaa tai kiinteistön haltijan järjestämää kuljetusta.

17 12 2 LÄHTÖKOHDAT SELVITYKSELLE 2.1 Erilliskerättävä biojäte Biojätteet kuuluvat biohajoaviin jätteisiin. Biohajoavat jätteet ovat jätteitä, jotka voivat hajota biologisesti hapettomissa tai hapellisissa olosuhteissa. Biohajoavia jätteitä ovat esimerkiksi puutarha-, kartonki-, paperi- ja elintarvikejätteet. Biohajoavat jätteet pyritään ohjaamaan kaatopaikkasijoituksen sijaan kompostointiin, mädätykseen tai energiahyödyntämiseen, sillä hajotessaan kaatopaikkojen hapettomissa olosuhteissa ne muodostavat kaatopaikkakaasua. Kaatopaikkakaasu sisältää hiilidioksidia ja metaania ja on siksi voimakas kasvihuonekaasu. (Turun Seudun Jätehuolto Oy 2010; Virtavuori 2009.) Turun kaupungin jätehuoltomääräyksien (2005) mukaan biojätteellä tarkoitetaan eloperäistä elintarvike- ja ruokajätettä Asumisen biojäte koostuu pääosin seuraavasti: ruuan tähteet vihannesten ja hedelmien kuoret kahvin ja teen porot, suodatinpussit ja teepussit talouspaperit, servietit pienet luut kukkamulta ja kasvien osat.

18 13 Taulukko 1. Kotitalouksien biojätteen ominaisuuksia (Virtavuori 2009.) Ominaisuus Pitoisuus kosteus % kuiva-aine % orgaaninen kuiva-aine 24 % (90% kuiva-aineesta) C/N suhde 20 johtokyky 930 ms/m ph 5,3 kokonaishiili 370 g/kg kokonaistyppi 17 g/kg 2.2 Turun Seudun Jätehuolto Oy Turun Seudun Jätehuolto Oy (TSJ) on neljäntoista kunnan omistama jätehuoltoja jäteneuvontapalveluja tuottava yhtiö. TSJ hoitaa omistajiensa lakisääteisiä jätehuollon organisointi-, käsittely- ja neuvontatehtäviä. Yhtiön päämääränä on, että vuoteen 2020 mennessä yhtiön toimialueella on aikaansaatu kulutustottumuksien muutoksia jätteen synnyn vähentämiseksi ja kierrätyksen tehostamiseksi. Kaatopaikalle loppusijoitetaan asumisen ja julkisen toiminnan yhdyskuntajätteestä enintään 5 % sen kokonaismäärästä. (Turun Seudun Jätehuolto 2011.) Toiminnan päämäärä on organisoida jätehuolto ihmisten terveyden ja viihtyvyyden sekä ympäristönsuojelun kannalta kestävällä sekä teknisesti ja taloudellisesti parhaalla tavalla. Tämä tapahtuu tukemalla jätteen määrää ja haitallisuutta vähentäviä pyrkimyksiä, lisäämällä jätteen hyötykäyttöä ja vähentämällä jätteen käsittelyn ja loppusijoituksen ympäristöhaittoja. (Turun Seudun Jätehuolto 2011.)

19 Toimialue TSJ:n omistajakunnat ovat Aura, Kaarina, Lieto, Länsi-Turunmaa (vuoden 2012 alusta Parainen), Marttila, Masku, Mynämäki, Naantali, Nousiainen, Pöytyä, Raisio, Rusko, Tarvasjoki ja Turku. Alueella asuu noin asukasta. Kotitalouksia seudulla on noin ja vapaa-ajanasuntoja noin (Turun Seudun Jätehuolto Oy 2010.) Kaikki asuinkiinteistöt ovat jätelain mukaan velvollisia liittymään järjestettyyn jätteenkuljetukseen. Kunta valitsee alueellaan käytettävän kuljetusjärjestelmän. Järjestelmästä riippuu, miten jätehuoltosopimus tehdään. Turun seudulla on käytössä kaksi jätteiden kuljetusjärjestelmää: 1. kunnan järjestämä eli keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetus ja 2. sopimusperusteinen jätteenkuljetus, josta uudessa jätelaissa käytetään nimitystä kiinteistönhaltijan järjestämä jätteenkuljetus. (Turun Seudun Jätehuolto Oy 2011.)

20 15 Kuva 3. TSJ:n toimialue Taulukko 2. TSJ:n omistajakunnat, niiden asukasluku, -tiheys ja kuljetusjärjestelmä polttokelpoisen jätteen osalta Kunta Asukasluku Asukastiheys Kuljetusjärjestelmä Aura ,5 as/km2 Sopimusperusteinen Kaarina as/km2 Sopimusperusteinen Lieto as/km2 Sopimusperusteinen Länsi- Turunmaa ,58 as/km2 Keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetus / Sopimusperusteinen Marttila ,7 as/km2 Sopimusperusteinen Masku ,48 as/km2 Keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetus Mynämäki ,49 as/km2 Keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetus

21 16 Naantali ,61 as/km2 Keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetus Nousiainen ,44 as/km2 Keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetus Pöytyä ,33 as/km2 Sopimusperusteinen Raisio ,1 as/km2 Keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetus Rusko ,89 as/km2 Keskitetysti kilpailutettu jätteenkuljetus / Sopimusperusteinen Tarvasjoki ,12 as/km2 Sopimusperusteinen Turku ,8 as/km2 Sopimusperusteinen Yhteensä % asukkaista keskitetysti kilpailutetun jätteenkuljetuksen piirissä Biojätehuollon nykytila TSJ:n alueella kaikilta asuinkiinteistöiltä kerätään polttokelpoista jätettä (kuva 4). Kaatopaikkajätteeseen kuuluvat palamattomat tai haitalliset jätteet lajitellaan erilleen polttokelpoisesta jätteestä. Vähintään 4 huoneiston kiinteistöillä on kaatopaikkajätteelle oma jäteastia ja pientaloasukkaat voivat tuoda kaatopaikkajätteen jäteasemille. TSJ:n alueella asumisessa syntyvät biojätteet kerätään polttokelpoisen jätteen mukana, ellei niille ole kiinteistöllä kompostoria tai niitä kerätä vapaaehtoisesti. Biojätteet soveltuvat käsiteltäväksi sekajätteen mukana jätevoimalassa, jossa niistä tuotetaan energiaa. Biojätteen erilliskeräys on kuntien jätehuoltomääräysten mukaan pakollista kaupoissa, ravintoloissa ja laitoskeittiöissä silloin kun ne tuottavat biojätettä yli 100 litraa viikossa. Taloyhtiöille biojätteen erilliskeräys on vapaaehtoista. Erikseen kerätty biojäte kuljetetaan Forssaan mädätyslaitokseen, jossa siitä saadaan biokaasua energiahyötykäyttöön ja mädätysjäännöksestä Eviran hyväksymiä maanparannusaineita. (Hakala 2011; Turun Seudun Jätehuolto Oy 2011.) Kunnan jätehuoltomääräyksissä määritetään ne jätelajit, jotka edellytetään kerättäväksi erityyppisiltä ja kokoisilta kiinteistöiltä. Kiinteistöjen huoneistomäärän kasvaessa usein myös jätehuoltomääräysten

22 17 keräysvelvoitteet lisääntyvät. Määräyksissä annetaan lisäksi muita jätelajien keräystä koskevia määräyksiä mm. keräysvälineiden tyhjennysvälin maksimipituudesta. Kiinteistöillä voidaan vapaaehtoisesti kerätä muitakin jätelajeja kuin mitä kunnassa on velvoitettu jätehuoltomääräysten perusteella (Jätelaitosyhdistys 2011b). Kuva 4. Asuinkiinteistöiden jätteiden keräys Turun seudulla Pien- ja haja-asutusalueille on tyypillistä, että taloudet kompostoivat biojätteensä itse. TSJ:n alueella noin 63 % pientaloasukkaista (1-2 huoneistoa kiinteistössä) eli noin 26 % alueen koko asukasmäärästä ilmoittaa kotikompostoivansa biojätteensä. Kotikompostoinnissa auttaa TSJ:n neuvontapalvelu. (Lahdelma 2002; TSJ 2010.)

23 Elinkaariarviointi jätehuollossa Ympäristöasioita pyritään hallitsemaan monin menetelmin, kuten riskien hallinnan, ympäristönsuojelun tason arvioinnin, ympäristöauditoinnin, ympäristövaikutusten arvioinnin ja elinkaariarvioinnin avulla. (ISO ) Elinkaariarviointia käytetään tuotejärjestelmän elinkaaren aikaisten syötteiden ja tuotosten sekä potentiaalisten ympäristövaikutusten koostamisessa ja arvioinnissa. Jätehuolto eroaa elinkaaritarkastelun näkökulmassa merkittävästi materiaalivirtojen muista elinkaaren vaiheista. (Myllymaa ym.2008b.) Jätehuollon elinkaariarviointien tavoitteena on verrata eri käsittelyketjujen välisiä eroja (kuva 5). Järjestelmät rajataan siten, että jäte otetaan tarkasteluun niin sanotusti. nollapäästöisenä. Tuotannon ja kulutuksen ratkaisut määrittävät sen, miten luonnon raaka-ainevarantoja hyödynnetään ja miten niitä jalostetaan. Jätehuollon on huolehdittava kaikesta ihmisen käytöstä poistuvasta kiinteästä jätteestä. Jätehuolto ei pysty määrittämään käytöstä poistuvia materiaalivirtoja vaan jätehuollon tehtävänä on huolehtia näistä materiaalivirroista mahdollisimman ympäristöystävällisesti ja tehokkaasti. Jätehuollon erityispiirteenä on yhdistää materiaalien kierrätyksen uusiksi tuotteiksi että hyödyntämisen energiana. Kierrätyksen kokonaishyödyt riippuvat kierrätysmateriaalin kuljetus- ja käsittelytarpeesta sekä siitä mitä materiaaleja tai tuotteita sillä voidaan korvata. (Myllymaa ym.2008b.) Kuva 5. Elinkaariarvioinnin vaiheet (European Commission 2008).

24 19 Elsevier (2010) mukaan Euroopassa on lähes 50 erilaista elinkaariarviointiin tarkoitettua menetelmää, maailmanlaajuisesti niitä on vieläkin enemmän. Lähteen mukaan näistä on tutkittu 28 menetelmän soveltuvuutta jätehuollon elinkaariarviointiin. Koska elinkaariarvioinnin menetelmiä on lukuisia, on tunnistettu tarve kehittää ohjeistusta jätehuollon elinkaariarviointien laatimiseen. Suomessa JLY on valmistelemassa ohjetta jätehuollon elinkaariarviointien käytännön toteutukseen. Myös Suomen ympäristökeskukselta ilmestyy 2012 kesällä arviointi Suomessa tehdyistä elinkaaritutkimuksista (Hämäläinen 2011; Nummela 2011; Myllymaa & Dahlbo 2011.) Jätehuoltojärjestelmiin kohdistuvien elinkaariarviointien lisäksi selvitetään meneillään olevassa Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen W-Fuel projektissa biojätteen synnyn ehkäisyn aiheuttamia ympäristö- ja kustannusvaikutuksia. (From Waste to Traffic Fuel 2011.) 2.4 Kasvihuonekaasupäästöt ja laskentaperusteet Ilmastonmuutos on seurausta kasvihuonekaasujen lisääntymisestä ilmakehässä. Ilmastonmuutoksen globaaleja vaikutuksia ovat merenpinnan nousu, maapallon keskilämpötilan nousu sekä mahdollinen äärimmäisten sääilmiöiden yleistyminen. (Räisänen 2008.) Kasvihuonekaasut estävät auringon lämpösäteilyn pääsyä takaisin avaruuteen, mikä aiheuttaa häiriöitä säteilyenergiatasapainoon. Eri kaasuilla on erilainen vaikutuspotentiaali ilmastonlämpenemiseen, minkä vuoksi niille on määritelty globaali lämmityspotentiaali GWP (Global Warming Potential). GWP-arvojen avulla saadaan kohtuullinen käsitys kaasujen suhteellisista tehokkuuksista erilaisilla aikaväleillä (Räisänen 2008.) Tässä selvityksessä tarkastellaan elinkaarianalyysimenetelmää soveltaen TSJ:n toimialueen biojätehuollon vaihtoehtoisien toteutustapojen aiheuttamia ilmastovaikutuksia. Ilmastovaikutukset on arvioitu kasvihuonekaasupäästöinä, joiden yksikkönä käytetään hiilidioksidiekvivalenttia. Kioton pöytäkirjan

25 20 määrittelemistä kuudesta KHK-päästökomponentista selvitykseen on sisällytetty jätehuollon näkökulmasta merkittävimmät: CO2, CH4 ja N2O. Hiilidioksidiekvivalenttien muuntokertoimet kuvaavat ilmaston lämpenemisvaikutusta tiettynä ajanjaksona suhteessa hiilidioksidiin. Kansainvälisen ilmastopaneelin (IPCC) määrittelemät metaanin (CH4) ja dityppioksidin (N2O) muuntokertoimet CO2 ekvivalenteiksi sadan vuoden vaikutusjaksolla on esitetty taulukossa 3. Taulukko 3. Kasvihuonekaasupäästöjen muuntokertoimet CO2 ekvivalenteiksi (Solomon ym. 2008). Päästökomponentti CO2 1 CH4 25 N2O 298 Kerroin (CO2 ekv) Kaikkien hiiltä sisältävien polttoaineiden palamisen seurauksena muodostuu muun muassa hiilidioksidia. Biopolttoaineiden polttamisesta aiheutuneiden hiilidioksidipäästöjen ei katsota, luonnon kiertokulku huomioiden, lisäävän ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta pitkällä aikavälillä. Tällä tarkoitetaan, että hiilidioksidipäästöiksi luetaan yleensä vain uusiutumattomien poltto-aineiden polttamisesta aiheutuneet hiilidioksidipäästöt. (Keto 2010.) Tätä käytäntöä on noudatettu myös tässä selvityksessä. Elinkaariarvioinneissa KHK-päästöt jaetaan suoriin ja epäsuoriin päästöihin. Suorat KHK-päästöt vapautuvat tarkasteltavasta prosessista ja epäsuoria KHKpäästöjä syntyy mm. polttoaineen, sähkön ja lämmön kulutuksen kautta. (FCG Oy 2010.) Nykyisen kasvi- ja eläinkunnan materiaalin poltossa vapautuvaa CO2:ta ei lasketa KHK-päästöihin kuuluvaksi, koska se edustaa niin sanottua lyhyen kierron hiilidioksidia. Siksi myöskään mädätyksestä ja siinä tuotetun biokaasun hyödyntämisestä ei synny laskennallisesti määriteltäviä suoria KHKpäästöjä. Mädätysprosessi on periaatteessa suljettu, eli suoria prosessipäästöjä ei vapaudu lukuun ottamatta satunnaisia vuotoja esim. laitoksen huollon yhteydessä. KHK-päästöhyvityksiä eli negatiivisia päästöjä syntyy kun

26 21 prosessissa tuotettu energia korvaa fossiilisesti tuotettua energiaa tai prosessin lopputuotteena saatu materiaali korvaa päästöintensiivistä materiaalia, kuten lannoitteita. 2.5 Energiankulutuksen ominaispäästöt Tässä työssä kuljetusten vaatimaa energiankulutusta on arvioitu polttoaineenkulutuksen ja ajoneuvotyypin mukaan VTT:n liikenteen ominaispäästötietojen perusteella. Kulutus ja päästöt on laskettu EURO5 tasoisen ajoneuvon mukaan. Taulukko 4.Pakkaavan jäteauton dieselpolttoaineesta muodostuvat ominaispäästöt (Mäkelä 2011). Dieselin ominaispäästö EURO 4 ja 5 katuajossa (g/l) CO2 2660,0 CH4 0,0037 N2O 0,1447 CO2 ekv 2704,94 Sähkön kulutuksen ja tuotannon aiheuttamia KHK -päästöjä sekä -hyvityksiä on tilanteen yksinkertaistamiseksi arvioitu Suomen vuosien keskimääräisen sähkönhankinnan päästöillä. Sähkön ominaispäästöihin vaikuttaa tarkasteluvuoden sähkömarkkinoiden tuotantorakenne sekä taloudellisten ohjauskeinojen vaikutus ja päästöjen hallinnan teknologisten ratkaisuiden kehittyminen tulevaisuudessa. (Suomen ympäristökeskus 2011.) Lämmöntuotanto tapahtuu aina paikallisesti, joten biojätteellä yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa tuotettavan lämpömäärän oletetaan korvaavan alueen keskimääräistä kaukolämmön tuotannon rakennetta.

27 22 Taulukko 5. Energiantuotannon ominaispäästöt (vain fossiiliset CO2 päästöt). Määrä CO2 (g/kwh) Lähde 287 SYKE Suomen sähkönhankinnan päästöt Turku Energia kaukolämmön päästöt 2010 Turku Energian lämpö vuodelta 2010 on tuotettu perustuen seuraaviin energiapolttoaineisiin: 59 % kivihiilellä Naantalin voimalaitoksessa 13 % öljyllä kiinteissä ja siirrettävissä lämpökeskuksissa 12 % Orikedon biolämpökeskuksessa puupolttoaineilla 9 % Kakolan lämpöpumppulaitoksella jätevedellä 5 % Orikedon jätteenpolttolaitoksella jätteellä 0,2 % Topinojan kaatopaikkakaasulla Loput (1,8 %) on hankittu erillisen ostoin muilta toimittajilta. Turku Energian tavoitteena on lisätä uusiutuvien energian osuutta kaukolämmön hankinnassa 50 prosenttiin vuoteen 2020 mennessä. (Niemelä 2011.)

28 23 3 BIOJÄTTEEN NOUTO JA KULJETUS ELINKAARIARVIOINNISSA 3.1 Noudon ja kuljetuksen laskentamenetelmä Tässä työssä ei ollut käytössä todellisia biojätteen kuljetuksen noudon ja kuljetuksen KHK-päästöjä, koska Turun seudulla ei ole velvoitetta biojätteiden erilliskeräykseen asumiskiinteistöiltä (luku 2.2.2). Lisäksi noudon ja kuljetuksen päästöjen arvioinneissa ei voitu käyttää muiden jätelajien kuljetustietoja, sillä TSJ:n toimialueen pääasiallinen kuljetusjärjestelmänä (luku 2.1) on sopimusperusteinen jätteenkuljetus, jolloin alueellisti kattavaa tietoa kuljetussuoritteista ei ollut saatavissa. Jätealan toimijoiden asiantuntemuksen (Hämäläinen 2011; Isoaho 2011; Nummela 2011), lähdemateriaalien sekä alan muiden asiantuntijoiden avulla tässä työssä luotiin menetelmä jätekuljetusten CO2-päästöjen laskentaan. Biojätteen noudon ja kuljetuksen laskentamenetelmä on rakennettu arvioitujen ja todellisten lähtötietojen avulla. Tässä työssä kehitetty laskentamenetelmä ei edellytä tietoa todellisista ajoreiteistä ja suoritteista vaan sen tarkoitus on mallintaa syntyviä biojätekertymiä sekä biojätekuljetuksen työsuoritteita, polttonesteen kulutusta ja päästöjä. 3.2 Asukas- ja kiinteistömäärät Asukas- ja kiinteistömäärätiedot on saatu Väestörekisterikeskukselta (Taulukko 6) ja ne perustuvat huhtikuun 2010 tilanteeseen.

29 24 Kokonaisasukasmäärä on eri kuin TSJ:n todellinen asukasmäärä, sillä luvuissa ei ole mukana väestöä, joka asuu laitoksissa tai ovat turvakiellon alaisia. Tilastoissa mukana olevia kiinteistöjä käytetään vakituiseen asumiseen. Tilastoissa on huomioitu kiinteistötyypit: omakotitalo, paritalo, pientalo, rivitalo, luhtitalo, ketjutalo, kerrostalo tai pienkerrostalo Taulukko 6. TSJ:n toimialueen kiinteistö -, asukas- ja biojätemäärät Huoneistomäärä kpl/kiinteistö Kiinteistöjen määrä Asukkaita Keskimäärin as/kiinteistö Osuus kiinteistöistä % Osuus asukkaista ja tuotetusta biojätemäärästä % ,8 87,1 41, ,7 1,6 1, ,7 6,1 14, ,8 1,6 6, ,7 3,7 36,3 Yhteensä Tässä selvityksessä lasketaan asuinkiinteistöiltä erilliskeräykseen perustuvan biojätehuollon aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt: perustuen vähintään 4 huoneiston kiinteistöiden keräyspaikkoihin, jolloin erilliskeräyksellä katetaan 57 % asumisessa tuotetusta biojätteestä. perustuen vähintään 20 huoneiston kiinteistöiden keräyspaikkoihin, jolloin erilliskeräyksellä katetaan 36 % asumisessa tuotetusta biojätteestä. Selvityksen huoneistorajat valittiin aluerakenteen ja alueella vallitsevien kiinteistötyyppien mukaan. Selvityksestä ei muodostettu erillistä tarkasteluvaihtoehtoa huoneistoa kiinteistöihin perustuen, sillä siinä kiinteistöluokassa (10 19 huoneistoa) kiinteistöt kattavat vain 6,7 % alueen asukasmäärästä ja 1,9 % kiinteistöjen lukumäärästä. Selvityksessä ei huomioitu vaihtoehtoa, jossa biojätteen erilliskeräys kattaisi kaikki asuinkiinteistöt, sillä tutkimuksen mukaan pientaloasujien kotikompostointi on laajaa (luku 2.2.2) ja alue on haja-asutusvaltaista, joka lisäisi kuljetusrasitetta kohtuuttomasti. Lisäksi edellisten Suomessa tehtyjen elinkaariselvitysten tuloksissa (FCG Oy 2010; Virtavuori 2009.) on selkeästi noussut esiin erilliskeräyksen laajuuden vaikutus

30 25 keräyksen ja kuljetuksen aiheuttamiin KHK-päästöihin, jotka ovat suuria pienemmiltä kiinteistöitä kerättäessä. 3.3 Tyyppialueet Noudon ja kuljetuksen osalta aluetta kuvaavia alueparametreja saatiin jakamalla TSJ:n toimialue tyyppialueisiin asukastiheyden perusteella. Asukastiheys määriteltiin neliökilometrin tarkkuudella ruutupistekarttaan (kuva 6). Kuva 6. Tyyppialueet asukastiheyden mukaan TSJ:n toimialueella.

31 26 Otosten perusteella löydettiin alueelle sopivat asukastiheyden vaihteluvälit. Tyyppialueita (TA) muodostui viisi. Kuvassa 6 näkyvä valkoisen alueen asumistiheys on 0-4 as/km2. Taulukko 7. Tyyppialueiden asumistiheys/km2. Tyyppialue Asumistiheys (as/km2) TA TA TA TA TA Tarkempien esimerkkiotosten (Saarinen 2011) perusteella nähtiin, että selvityksessä mukana olevia huoneistotyyppejä (vähintään neljän huoneiston kiinteistöt) löytyy vain TA2-TA5 tyyppialueilta. Asumistiheysalueet as/km2 ovat pääsääntöisesti pientalovaltaisia. Vähintään 20 huoneiston kiinteistöjä löytyy vain TA3-TA5 tyyppialueilta. Tämän johdosta Aura, Marttila, Nousiainen ja Tarvasjoki eivät ole vähintään 20 huoneiston kiinteistöihin perustuvassa biojätteen erilliskeräys tarkastelussa mukana. 3.4 Biojätemäärät Biojätteen muodostuminen Jätelaitosyhdistyksen mukaan kokonaisjätekertymät kiinteistökohtaiseen keräykseen ovat rivi- ja kerrostalokiinteistöissä keskimäärin 245 kg/as/a. (Jätelaitosyhdistys ry 2011b.) Tämä sisältää keräysjärjestelmästä ja kiinteistön huoneistomäärästä riippuen sekajätteen lisäksi mm. biojätteen, paperin, kartongin, lasin ja metallin. TSJ:n alueella kokonaisjätekertymäarvio kiinteistökohtaiseen keräykseen on keskimäärin rivi ja kerrostalokiinteistöissä

32 kg/as/a, josta polttokelpoinen jätteen osuus on 75 %. Syntyviin jätemäärin ja -laatuun vaikuttavat mm. kiinteistökohtainen erilliskeräys, kiinteistön asukkaiden ikäjakauma ja pihanhoito kiinteistöllä (YTV 2008). Arvioiden mukaan asumisessa syntyvää potentiaalista biojätettä muodostuu keskimäärin 80 kg/as/a (Roström 2003; YTV 2008; Vahvelainen 2000). Syntyvään maarään vaikuttaa mm. ikäjakauma, tulotaso ja kiinteistötyyppi (YTV 2008). Kuva 7 Arvio kokonaiskertymästä jätelajeittain kiinteistökohtaiseen keräykseen Turussa kerros- ja rivitalokiinteistössä (kg/a). Polttokelpoinen jäte jakaantuu Muu 57 % Biojäte 43 % Kuva 8 Arvio TSJ:n kerros- ja rivitalokiinteistössä syntyvän polttokelpoisen jätteen jakaumasta. Kiinteistökohtaiseen keräykseen päätyvään biojätemäärään vaikuttaa erilliskeräyksen piiriin kuuluvien jätteen tuottajien osuus kaikista jätteentuottajista tarkastelualueella sekä biojätteen lajittelutehokkuus keräyspisteissä (Tanskanen 1996). Lajittelutehokkuus määrittää, miten hyvin

33 28 lajittelu onnistuu. Edes teoreettisesti lajittelutehokkuus ei saavuta 100 %, koska esimerkiksi joidenkin pakkauksien mukana biojätettä kulkeutuu polttokelpoisen jätteen joukkoon. Arviot tämän hetkisestä biojätteen lajittelutehokkuudesta vaihtelevat % välillä. (Tanskanen 1997a; Jätelaitosyhdistys 2011b; Autio 2007; Lahdelma 2002; Myllymaa 2005.) Tässä työssä kiinteistökohtaisella keräyksellä saatavana biojätemääränä on käytetty 43 kg/as/a, joka on biojätteen valtakunnallinen keskiarvokertymä kiinteistökohtaisessa keräyksessä (Jätelaitosyhdistys 2011b). Lajittelutehokkuudeksi saadaan tällöin 54 %. Lajittelutehokkuus nousee usein sen tullessa rutiininomaiseksi. Lisäksi lajittelutehokkuutta voidaan parantaa lisäämällä keräysjärjestelmän palvelutasoa sekä motivoimalla ja kouluttamalla jätteen tuottajia. (Nieminen & Isoaho 1995;Tanskanen 1997b.) Biojätteen määrä Tässä työssä arvioitiin erilliskeräyksellä saatavat biojätemäärät kolmen eri lajittelutehokkuusvaihtoehdon ja kahden eri erilliskeräysjärjestelmän kattavuuden (vähintään neljän huoneiston ja vähintään 20 huoneiston kiinteistöt) mukaan (kuvat 10 ja 11). Julkisen palvelun biojätekertymät on laskettu W-fuel projektissa koottujen tietojen (Taulukko 8) perusteella (Lehtonen 2011). Taulukko 8. Julkisen palvelun jätekertymäkertoimet Jätteen tuottaja Biojätekertymä (lajittelutehokkuus 65 %) Jätteiden tuottajat kg/hlö/a hlö Peruskoulut ja lukiot 14,95 henkilökunta ja opiskelijat Päiväkodit 32,5 henkilökunta ja lapset Sairaalat 70,2 henkilökunta Muut hoitolaitokset 166,4 henkilökunta Ammatilliset oppilaitokset ja korkeakoulut 12,35 henkilökunta ja opiskelijat

34 29 Biojätemäärän arviointivaihtoehdot: 1. NYKYTILA: Lajittelutehokkuuden perustila on 54 % kotitalouksissa ja julkisessa palveluissa on 65 %. 2. VALISTUS: Valistuksen johdosta on lajittelutehokkuus kasvanut 65 %:iin. 3. TULEVAISUUS Lajittelutehokkuus on molemmissa kasvanut 85 %:iin. Huomioitu myös väestönkasvu +5,7 % ja tavoitellun jätteen synnyn ehkäisyn vaikutuksen mukainen jätevähenemä -30% nykytilasta. Kuva 9. Jätemäärät (t/a) eri vaihtoehdoissa, kun erilliskeräys suoritetaan vähintään neljän huoneiston kiinteistöiltä.

35 30 Kuva 10. Jätemäärät (t/a) eri vaihtoehdoissa, kun erilliskeräys suoritetaan vähintään 20 huoneiston kiinteistöiltä. 3.5 Nouto, siirtymä- ja jättökuljetus Noutokierros (Kuva 11) tarkoittaa yhden kuorman muodostamiseksi tehtävää työtä, joka sisältää tarvittavat noudot, siirtymiset ja jätöt sekä siirtymisen kierroksen ensimmäiseen kuormauspaikkaan.

36 31 Kuva 11. Noutokierros Nouto on työ, jonka jäteauton kuljettaja tekee yhdessä paikassa jätelajin kuormaamiseksi jäteauton kuormatilaan. Se sisältää keräysvälineiden siirrot kuormauspaikan ja keräyspaikan välillä ja keräysvälineiden tyhjentämisen keräysautoon. Noutoaikaan vaikuttaa mm. kuormauspisteen ja keräyspisteen välinen etäisyys, keräysvälineiden tyyppi ja lukumäärä, ja kuormaustekniikka sekä mahdolliset ylimääräiset työt. (Hämäläinen 2011; Nummela 2011.) Tässä työssä käytettiin seuraavia lähtöoletuksia: 1. Etäisyys (keräyspisteestä kuormauspaikkaan) 10m 2. Keräysvälineiden lukumäärä. Selvityksessä keräyspisteen keräysvälinemitoitus perustuu kiinteistön asukaslukuun (as), jätelajin kertymään (kg/as/a) tai (kg/kiinteistö/a), astiatilavuuspainoon (kg/m3), keräysvälineen tilavuuteen (m3) sekä tyhjennystiheyteen (lkm/a).

37 32 Tässä työssä käytetään seuraavia lähtötietoja keräysvälinemitoituksessa: Lähtötieto Yksikkö Arvo Lähde Jätekertymä a) asumisen kg/hlö/a 43 Jätelaitosyhdistys biojätteelle: b) julkisen palvelun kg/hlö/a Taulukko 8 W-Fuel biojätteelle Keräysvälinetyyppi m3 (l) 0,240 (240) Jätelaitosyhdistys Tyhjennystiheys krt/a 52 Jätelaitosyhdistys Astiatilavuuspaino* a) asumisen kg/m3 180 Jätelaitosyhdistys biojätteelle b) julkisen palvelun kg/m3 300 TSJ, biojätteelle Yrityspalvelut *Jätelajin tilavuuspaino keräysvälineessä noutohetkellä, joka riippuu jätelajin ominaistilavuuspainosta, keräysvälineen tyypistä ja koosta sekä keräysvälineen keskimääräisesti täyttöasteesta noutohetkellä. 3. Keräysvälinetyyppi 240l biojäteastia 4. Kuormaustekniikka: Pakkaava jäteauto Tässä selvityksessä keskimääräisenä noutoaikana on käytetty 0,9 min/keräysväline. (Nieminen 1995; Tanskanen 1996; Tanskanen 2000; Sonesson 2000.) Yhden noutokierroksen kokonaisnoutoaika voidaan laskea seuraavasti: noutoaika (min/keräysväline) * keräysvälineiden lukumäärä Siirtymäkuljetus tarkoittaa jäteauton siirtymistä kahden peräkkäisen kuormauspaikan välillä. Kuormauspaikkojen väliseen siirtymäkuljetukseen vaikuttaa yhdyskuntarakenteesta ja keräysjärjestelmän kattavuudesta johtuva keskimääräinen etäisyys kuormauspaikkojen välillä sekä keskimääräinen ajonopeus. Yhdyskuntarakennetta kuvaavat mm. asukastiheys ja kiinteistörakenne (erikokoisten kiinteistöjen lukumäärät ja osuudet kunnassa).

38 33 Keräysjärjestelmän kattavuus tarkoittaa sitä, minkä kokoisiin kiinteistöihin erilliskeräysjärjestelmä on ulotettu. (Hämäläinen 2011; Nummela 2011) Tässä selvityksessä kuormauspaikkojen välisen siirtymäajan on arvioitu olevan asumistiheydestä ja erilliskeräyksen kattavuudesta riippuen 0,75 3,6 minuuttia ja siirtymämatkan 0,1-1,5 kilometriä (Taulukko 9). (Väänänen 2011; Sukari- Laivoranta 2011; Tanskanen 1997c.) Taulukko 9. Siirtymäkuljetuksen aika, matka ja keskinopeus eri tyyppialueilla ja kattavuuksissa Keskimääräinen siirtymäkuljetus tyyppialueittain 4 huoneiston kiinteistöissä Tyyppialueet aika (h) matka (km) keskinopeus (km/h) TA2 0,06 1,5 25 TA3 0,045 0,8 18 TA4 0,02 0,2 10 TA5 0,0125 0,1 8 Keskimääräinen siirtymäkuljetus tyyppialueittan 20huoneiston kiinteistöissä Tyyppialueet aika (h) matka (km) keskinopeus (km/h) TA3 0,055 1,2 22 TA4 0,025 0,3 12 TA5 0,02 0,2 10 Siirtymäkuljetuksen laskennassa on huomioitu asukastiheyden mukainen aluerakenne. Laskennassa on huomioitu ne alueet, joista esimerkkiotosten perusteella löytyy vähintään neljän huoneiston ja vähintään 20 huoneiston kiinteistöjä. Siirtymäkuljetukseen kuluva aika on laskettu keskimääräisiä siirtymäaikoja eri alueilla hyödyntäen. Lisäksi on huomioitu lisäaika (lisäsiirtymäaika) kunnissa, joissa tulee ylimääräisiä siirtymisiä hajallaan olevista kiinteistökeskittymistä.

39 34 Yhden noutokierroksen kokonaissiirtymäaika voidaan laskea seuraavasti: siirtymäaika, sis lisäsiirtymäajan (min/siirtymä) * (kuormauspisteiden lukumäärä 1) Jättökuljetuksessa huomioidaan jäteauton siirtyminen ensimmäiseen kuormauspisteeseen, jäteauton siirtyminen noutokierroksen viimeisestä kuormauspisteestä jätelajien vastaanottavaan laitokseen ja kuorman purkutyö laitoksessa.(hämäläinen 2011; Isoaho 2011; Nummela 2011.) Etäisyyden ja keskinopeuden laskemisessa on hyödynnetty reittiohjelmaa (Google maps). Edellä kuvattuun noutokierrokseen eivät vielä sisälly sosiaalisiin taukoihin ja huoltoihin liittyvät ajot. Tällaiset tekijät on sisällytetty mukaan noutokierrokseen. Tässä työssä taukoajaksi on arvioitu 20 %. (Myllymaa 2005.) Noutokierroksen pituutta rajoittava tekijä voi olla työvuoron pituus, kuorman suurin sallittu paino tai tarkasteltavan urakka-alueen koko (Hämäläinen 2011; Nummela 2011) Tässä tarkastelussa havaittiin, että rajoittavaksi tekijäksi muodostui pääsääntöisesti työvuoron pituus (tässä selvityksessä käytetty 8h), sillä alueelta erilliskerätty biojätemäärä on pieni suhteessa alueen kokoon (kuvat 12 ja 13). Tämän työn laskennassa oletettiin, että jokaisen työvuoron lopussa kuorma kuljetetaan (jättökuljetus) vastaanottopaikkaan. Edellä olevista seikoista seuraa, että vastaanottoon kuljetettavat kuormapainot ovat erisuuruisia.

40 35 Kuva 12. Vähintään neljän huoneiston kiinteistöiltä erilliskerättävän (asumisessa ja julkiset toiminnot) biojätteen nouto ja kuljetusaika kunnittain [h/t] Kuva 13. Vähintään 20 huoneiston kiinteistöiltä erilliskerättävän (asumisessa ja julkiset toiminnot) biojätteen nouto ja kuljetusaika kunnittain [h/t]

41 36 Kuva 14. Noutokierroksen ajan jakaantuminen (%) TSJ:n toimialueella vähintään neljän huoneiston kiinteistöiden erilliskeräysvaihtoehdossa. Kuva 15. Noutokierroksen ajan jakaantuminen (%) TSJ:n toimialueella vähintään 20 huoneiston kiinteistöiden erilliskeräysvaihtoehdossa. Yllä olevista kuvista (kuvat 14 ja 15) voidaan nähdä, että kiinteistökohtaisessa kuljetusjärjestelmässä on noutojen ja siirtymälogistiikan merkitys keskeinen.

42 Noudon ja kuljetuksen KHK-päästöt Tässä selvityksessä on käytetty noudon polttoaineen kulutusarvona 1,5l/h( Mäkelä 2011; Tanskanen & Kaila 2001). Kokonaisnoudon kulutus kunnittain on saatu seuraavalla kaavalla: kokonaisnoutoaika kunnittain (h) * noudon polttoaineen kulutus 1,5 l/h Siirtymäkuljetuksen polttoaineen kulutuslaskelmat on arvioitu hyödyntäen tyyppialueiden keskimääräisiä siirtymämatkoja ja keskinopeuksia keräyspisteiden välillä. Siirtymäkuljetuksen kulutusarvona on käytetty tyyppialueesta ja riippuen 60l-200l/100km (Taulukko 10) (Honkonen 2011; Interaction 2007; Väänänen 2011). Taulukko 10 Siirtymäkuljetuksen polttoaineen kulutuslaskelmat eri tyyppialueilla. Keskimääräinen siirtymäkuljetus tyyppialueittain 4 huoneiston kiinteistöissä aika matka keskinopeus kulutus kulutus Tyyppialueet (h) (km) (km/h) (l/km) (l/h) TA2 0,06 1,5 25 0,6 15,0 TA3 0,045 0,8 18 0,8 14,2 TA4 0,02 0,2 10 1,5 15,0 TA5 0,013 0, ,0 Keskimääräinen siirtymäkuljetus tyyppialueittan 20huoneiston kiinteistöissä aika matka keskinopeus kulutus kulutus Tyyppialueet (h) (km) (km/h) (l/km) (l/h) TA3 0,055 1,2 22 0,8 17,5 TA4 0,025 0,3 12 1,5 18,0 TA5 0,02 0, ,0 Jättökuljetuksen kulutus (l/vko) on laskettu seuraavalla kaavalla: meno-paluu matka (km) * kulutus 0,2 (l/km) * kuormien lukumäärä (vko)

43 38 Jätteiden kuljetuksen suunnittelun lähtökohtana on muodostaa logistisesti järkeviä kokonaisuuksia. Jätekuljetuksia usein kilpailutetaan vähintään yhden kokonaisen noutokierroksen muodostavia kokonaisuuksina (ts. täysi työvuoro tai kuorma). Jätelaitos pystyy esimerkiksi yhdistämään kahden vierekkäisen kunnan yhdeksi ja samaksi urakka-alueeksi, mikäli yksinään jostakin kunnasta työmäärä jäisi liian pieneksi. Tässä työssä tehtiin teoreettisia urakka-alueita (Liite 1) yhdistelemällä alueen vierekkäisiä kuntia kuormien muodostamiseksi. Noudon ja kuljetuksen kasvihuonekaasupäästöjen laskennassa on käytetty taulukon 4 mukaisia dieselin ominaispäästökertoimia. Kulutus ja päästöt on laskettu EURO5 tasoisen ajoneuvon mukaan. Taulukko 11. Noudon ja kuljetuksen jätemäärät, kulutus ja KHK-päästöt teoreettisilla urakka-alueittain (kg/t, kg/a) eri erilliskeräyskattavuuksien mukaan. 4 huoneistoa/kiinteistö + julkinen palvelu Jätemäärä t/vko Kulutus (l/t) CO2 ekv kg/t CO2 ekv kg/a Marttila, Pöytyä ja Tarvasjoki 2,4 95,8 259, ,3 Aura 0,8 105,4 285, ,6 Lieto 3,8 41,8 113, ,2 Kaarina 14,0 34,2 92, ,8 L-T 6,3 38,6 104, ,3 Mynämäki, Nousiainen, Rusko 2,9 87,4 236, ,7 Masku 1,8 52,5 142, ,4 Naantali 8,6 42,1 113, ,6 Raisio 12,2 32,4 87, ,6 Turku 136,0 18,2 49, ,7 Summa tai ka 188,9 25,3 68, ,2 20huoneistoa/kiinteistö + Jätemäärä Kulutus CO2 ekv CO2 ekv julkinen palvelu t/vko (l/t) kg/t kg/a Lieto, Pöytyä, Masku, Mynämäki, Rusko 4,9 27,6 74, ,4 Kaarina 9,0 19,2 51, ,6 L-T 5,0 17,8 48, ,5 Naantali 5,2 20,0 54, ,9 Raisio 8,0 19,9 53, ,8 Turku 102,7 11,6 31, ,3 Summa tai ka 134,9 13,8 37, ,6

44 39 4 BIOJÄTEHUOLLON KÄSITTELYVAIHTOEHDOT Biojätehuollon järjestelmävaihtoehtoja on monia. Eri järjestelmien ympäristölliset ja taloudelliset edut riippuvat suuresti paikallisista olosuhteista, kuten väestömäärästä ja ilmastosta, sekä saatavien tuotteiden markkinoista. (Arcadis 2009; Smith ym. 2001; Vihreä kirja 2008.) Selvitykseen on valittu tarkasteltavaksi kaksi biojätteen käsittelyvaihtoehtoja Turun seudulla syntyvän ja kuntien vastuulle kuuluvan biojätteen käsittelyn järjestämiseksi. Yhtenä käsittelyvaihtoehtona on biojätteen energiahyödyntäminen jätevoimalassa muun polttokelpoisen jätteen mukana. Erilliskerätyn biojätteen osalta tarkastellaan mädätysvaihtoehtoa, jossa biokaasun hyödyntämistä arvioidaan sähkön- ja lämmöntuotannossa sekä liikennepolttoaineena. Mädätyksessä syntyvän lopputuotteen hyötykäytöllä saavutettavia KHK-päästöhyvityksiä tarkastellaan lannoitekäytön ja multakäytön osalta. Molemmissa vaihtoehdoissa tuotetulle sähkölle ja lämmölle oletetaan olevan rajaton kysyntä. Kummassakaan vaihtoehdossa ei lasketa siirtokuormaukselle päästöjä, sillä käsittelylaitosten oletetaan olevan paikallisia. 4.1 Biojätteen käsittely Euroopassa Euroopan unionin jäsenvaltioissa sovelletaan monenlaista biojätehuoltopolitiikkaa. EU:n ympäristöosaston raportin mukaan on olemassa kolme pääsuuntausta: 1. Maat, jotka turvautuvat suurelta osin energiahyödyntämiseen, jotta jäte ei päätyisi kaatopaikoille, joissa materiaalien hyödyntämistaso on korkea ja

45 40 jotka ovat usein ottaneet käyttöön edistyneitä strategioita jätteen biologisen käsittelyn edistämiseksi: Tanska, Ruotsi, Belgia (Flanderi), Alankomaat, Luxemburg, Ranska. 2. Maat, joissa materiaalien hyödyntämistaso on korkea mutta energianhyödyntämisaste suhteellisen alhainen: Saksa, Itävalta, Espanja, Italia; eräissä niistä (Saksa, Itävalta) kompostointiaste on EU:n korkein, toiset puolestaan ovat nopeasti lisäämässä kapasiteettiaan kompostoinnin ja mekaanis-biologisen käsittelyn alalla. 3. Kaatopaikoista riippuvaiset maat, joissa kaatopaikkojen korvaaminen muilla ratkaisuilla on edelleen suuri haaste kapasiteetin puutteen vuoksi: useat uusista jäsenvaltioista. Myös ehdokasmaat ja mahdolliset ehdokasmaat turvautuvat pääasiassa kaatopaikkoihin, ja biohajoavan jätteen ohjautuminen pois kaatopaikoilta on niiden tärkein haaste. Erot biojätteille valituissa käsittelytavoissa (Taulukko 14) valtioiden välillä liittyvät suurimmaksi osaksi erityyppisistä tukitoimista ja lainsäädännöllisistä aspekteista. (Vihreä kirja 2008.) Taulukko 12. Biojätteen käsittelymenetelmät EU:ssa. (European Comission 2008) Ruotsissa on vuonna 2006 yli 200 erilaista biohajoavan jätteen mädätyslaitosta tai kaatopaikkakaasulaitoksia, joissa mädätetään jätevesilietteitä, elintarviketeollisuuden jätteitä ja viherjätteitä mutta myös jonkin verran biojätettä. Laitoksien vuotuinen kaasuntuotto on 204 miljoonaa m³, josta saadaan energiaa 1213 GWh. Tästä määrästä käytetään lämmöntuotannossa 56 % ja liikennepolttoaineena 19 %. Loput käytetään mm. laitoksissa sisäisesti, sähköntuotannossa tai soihtupolttimissa. Ruotsissa on 90 yleistä biokaasun tankkausasemaa, joista voi tankata luonnonkaasua tai biokaasua taikka

46 41 molempia. Liikennekäyttöön biokaasua tuotetaan 22 kunnassa. Vuonna 2007 käytettiin Ruotsissa biokaasua liikennekäytössä 28 miljoonaa m3, mikä vastaa n. 31 miljoonaa litraa bensiiniä. (Illikainen 2009.) Biojätteen mädätyskäsittely on yleistymässä Suomessa. Mädätyskäsittelyä tapahtuu kunnallisissa jätelaitoksissa muun muassa Stormossenilla Mustasaaressa, Lakeuden Etapilla Ilmajoella ja Satakierrossa Säkylässä. (Illikainen 2009.) 4.2 Energiahyödyntäminen Polttoprosessi ja -tekniikat Erilliskerättyjen jätteiden sisältämän energian hyödyntämiseen voidaan käyttää ainakin kolmenlaisia teknisiä polttoratkaisuja, joita ovat leijukerroskattilat, kaasutusratkaisut ja arinakattilat. Leijukerroskattiloita ja kaasutusratkaisuja voidaan soveltaa sekä suoraan jätteen polttoon että jätteiden rinnakkaispolttoon eli polttoon jonkin pääpolttoaineen (esim. hiili, turve, maakaasu, öljy tai puutähteet) ohella. Tyypillisin ja vanhin energiahyödyntämiseen sopiva tekniikka on arinatekniikka. Jäte palaa jatkuvatoimisesti arinalla, joita on kaupallisessa käytössä jo useita erilaisia. (Myllymaa 2005.) Tässä selvityksessä tarkastellaan energiahyödyntämistä TSJ:n alueelle mahdollisesti tulevaisuudessa rakennettavassa arinatekniikkaan perustuvassa jätevoimalassa.

47 Energiahyötykäytön KHK-päästöt ja -hyvitykset Energiahyötykäytön päästöt eri jätevoimalavaihtoehdoissa on määritelty laskennallisesti hyödyntäen sekajätteen CO2-päästökerrointa 31,8 kg CO2- ekv/gj (Myllymaa 2008). Biojäte polttoaineena on täysin bioperäinen, joten sen poltosta aiheutuvia CO2 päästöjä ei lasketa kasvihuonekaasupäästöiksi. Poltosta aiheutuvia muita KHKpäästöjä ei tarkastella tässä selvityksessä, sillä biojätteen polton CH4 tai N²O päästöt voidaan energiahyödyntämisen päästötietojen nojalla olettaa marginaalisiksi (Grönfors 2011). Tässä selvityksessä on laskettu kahden eri jätepolttoainevaihtoehdon avulla biojakeen osuuden vaikutus energiahyödyntämisen KHK-päästöhyvityksiin. Jätevoimala A esimerkissä ei ole erilliskeräystä ja koko biojätemäärä menee energiahyödyntämiseen. Jätevoimala B esimerkissä biojäte erilliskerätään ja siksi polttokelpoinen jätemäärä ja polttoprosessin parametrit vaihtuvat. Tarkasteltavan laitoksen kokonaishyötysuhde on 85%. Sähkön hyötysuhde on 25% ja lämmön on 75%. Laskennassa on huomioitu biojäteosuuden vaikutus lämpöarvon sekä polton ominaispäästön kasvuun. Polttokelpoisen jätteen lämpöarvossa (Niemelä 2011 Poutianen 2011) on huomioitu biojakeen osuuden vaikutus. Biojakeen lämpöarvo on 3,00GJ/t. (Virtavuori 2009; TSJ 2011.)

48 43 Taulukko 13. Energiahyödyntämisen parametreja vähintään 4 huoneiston erilliskeräysjärjestelmässä Polttoprosessin parametrit, Case 4 huoneiston kiinteistöt Vaihtoehto A (ei biojätteen erilliskeräystä) Vaihtoehto B (Biojätteen erilliskeräys) Polttokelpoinen jätemäärä t/a 70000, ,0 Polttokelpoisen jätteen GJ/t 10,0 11,2 lämpöarvo** MWh/t 2,8 3,1 Biojakeen osuus p-% 0,3 0,2 Biojakeen määrä t/a 22890, ,0 Biojakeen lämpöarvo GJ/t 3,0 3,0 MWh/t 0,8 0,8 Jäännösjakeen määrä t/a 47110, ,0 GJ/t 13,5 13,5 Jäännösjakeen lämpöarvo MWh/t 3,7 3,7 Polton ominaispäästö * kg(co2)/t(jäte) 319,4 371,5 Kokonaispäästö t(co2)/a 22357, ,9 Polttoaine-energia MWh/a , ,0 Käyttöaika h/a 8000,0 8000,0 Polttoteho MW 24,4 23,4 Kattilan hyötysuhde 0,9 0,9 Kattilan lämpöteho MW 20,8 19,9 Kattilan energia GWh/a 166,0 159,0 Sähkön hyötysuhde 0,3 0,3 Sähköteho MW 5,2 5,0 GWh/a 41,5 39,8 Lämpöteho MW 15,6 14,9 GWh/a 124,5 119,3 Hyvityspäästö sähköntuotannosta t(co2)/a 11910, ,7 Hyvityspäästö lämmöntuotannosta t(co2)/a 42508, ,6 Hyvitykset yht. t(co2)/a 54418, ,2 * laskennallinen, jossa biojakeen CO²-päästö on nolla ** Biojaeosuuden suhteen laskennallisesti tuotettu lämpöarvo.

49 44 Taulukko 14. Energiahyödyntämisen parametreja vähintään 20 huoneiston erilliskeräysjärjestelmässä Polttoprosessin parametrit, Case 20 huoneiston kiinteistöt Vaihtoehto A (ei biojätteen erilliskeräystä) Vaihtoehto B (Biojätteen erilliskeräys) Polttokelpoinen jätemäärä t/a 70000, ,0 Polttokelpoisenjätteen GJ/t 10,0 10,8 lämpöarvo** MWh/t 2,8 3,0 Biojakeen osuus p-% 0,3 0,3 Biojakeen määrä t/a 22890, ,0 GJ/t 3,0 3,0 Biojakeen lämpöarvo MWh/t 0,8 0,8 Jäännösjakeen määrä t/a 47110, ,0 Jäännösjakeen lämpöarvo GJ/t 13,5 13,5 MWh/t 3,7 3,7 Polton ominaispäästö kg(co2)/t(jäte) 319,4 355,3 Kokonaispäästö t(co2)/a 22357, ,9 Polttoaine-energia MWh/a , ,7 Käyttöaika h/a 8000,0 8000,0 Polttoteho MW 24,4 23,7 Kattilan hyötysuhde 0,9 0,9 Kattilan lämpöteho MW 20,8 20,1 Kattilan energia GWh/a 166,0 161,0 Sähkön hyötysuhde 0,3 0,3 Sähköteho MW 5,2 5,0 GWh/a 41,5 40,2 Lämpöteho MW 15,6 15,1 GWh/a 124,5 120,7 Hyvityspäästö sähköntuotannosta t(co2)/a 11910, ,7 Hyvityspäästö lämmöntuotannosta t(co2)/a 42508, ,4 Hyvitykset yht. t(co2)/a 54418, ,2 * laskennallinen, jossa biojakeen CO2-päästö on nolla **Biojaeosuuden suhteen laskennallisesti tuotettu lämpöarvo. Jätevoimalassa syntyvällä sähkön- ja lämmönmäärällä korvataan keskimääräistä sähköntuotantoa ja alueen lämmöntuotantoa.

50 45 Taulukko 15. Energiantuotannon CO2 päästöt (vain fossiiliset päästöt) Energiantuotannon ominaispäästöt Määrä (g CO2/kWh sähköä) 287 SYKE Suomen sähkönhankinnan päästöt Määrä (g CO2/kWh lämpöä) 341 TSE 2010 Taulukko 16. Energiahyödyntämisen KHK-päästöhyvitykset vähintään neljän huoneiston erilliskeräysvaihtoehdossa Polttoprosessin parametrit, Case 4 huoneiston kiinteistöt Vaihtoehto A (ei biojätteen erilliskeräystä) Vaihtoehto B (Biojätteen erilliskeräys) Biojäteosuu delle (A-B) Polttokelpoinen jätemäärä t/a Sähköteho Lämpöteho Hyvityspäästö sähköntuotannosta GWh/a 41,5 39,8 GWh/a 124,5 119,3 t(co2)/a 11910, ,7 Hyvityspäästö lämmöntuotannosta t(co2)/a 42508, ,6 Hyvitykset yht. t(co2)/a 54418, ,2 2280,7 Taulukko 17. Energiahyödyntämisen KHK-päästöhyvitykset vähintään 20 huoneiston erilliskeräysvaihtoehdossa Polttoprosessin parametrit, Case 20 huoneiston kiinteistöt Vaihtoehto A (ei biojätteen erilliskeräystä) Vaihtoehto B (Biojätteen erilliskeräys) Biojäteosuu delle (A-B) Polttokelpoinen jätemäärä t/a Sähköteho GWh/a 41,5 40,2 Lämpöteho GWh/a 124,5 120,7 Hyvityspäästö sähköntuotannosta t(co2)/a 11910, ,7 Hyvityspäästö lämmöntuotannosta t(co2)/a 42508, ,4 Hyvitykset yht. t(co2)/a 54418, ,2 1640,7 Siirtokuormauksia ei synny, sillä tässä työssä oletetaan, että mahdollinen jätevoimala rakennetaan suunnitelmien mukaisesti Turun seudulle.

51 46 Polttokelpoisen jätteen kuljetuspäästöt ovat molemmissa vaihtoehdoissa (A ja B) samat. Tuhkan ja kuonan määrä on polttokelpoisesta jätemäärästä on noin 20% (n.17% kuonien osuus) (Markkanen 2011). Tuhkien ja kuonien kuljetusten ja käsittelyn KHK-päästöistä sekä neitseellisen aineen KHK-hyvityksistä on niukasti tutkimustietoa. Tuhka kuljetetaan suurina kuormina suoraan käsittelyyn, jolloin logistiikan ja mahdolliset prosessin päästöt suhteessa kiinteistökohtaisiin kuljetussuoritteisiin ovat marginaaliset. Tästä syystä jätevoimalassa syntyvien tuhkien käsittely on rajattu työstä pois. Energiahyödyntämisen KHK-päästötase Alla olevassa kuvassa nähdään erilliskerättävän biojätemäärän vaikutus polttokelpoiseen jätteeseen jäljelle jäävästä biojakeesta saatavan energianmäärään ja sitä kautta sen KHK-päästöhyvitys vaikutus. Biojäte polttoaineena bioperäinen, joten sen poltosta ei aiheudu CO2 päästöjä. Kuva 16. Polttokelpoisen jätteen mukana käsitellyn bio-osuuden KHKpäästötase tarkastelluissa vaihtoehdoissa

52 Mädätys Mädätysprosessi Mädätys on biohajoavan jätteen käsittelyprosessi, jossa mikrobit hajottavat orgaanista ainesta hallituissa hapettomissa olosuhteissa metaaniksi ja hiilidioksidiksi. Metaanista (40-70 %) ja hiilidioksidista (30-60 %) koostuvan biokaasun lisäksi käsittelyn lopputuotteena syntyy hydrolyysijäännöstä eli mädätettyä biomassaa (Suomen Biokaasuyhdistys 2011). Mädätysprosessi tuottaa siis kahdella eri tavalla hyödynnettäviä lopputuotteita: biokaasu on polttokelpoinen kaasuseos ja mädätyksen biomassa voidaan käyttää lannoitteena eli maanparannusaineena maataloudessa tai (yleensä kompostoinnin jälkeen) multatuotteena viherrakentamisessa. (Myllymaa 2008b; Gareis 2011.) Mädätysprosessin kulku on tunnettu jo kauan. Latvala (2009) on kuvannut mädätysprosessin neljä päävaihetta seuraavasti (kuva 17). Kuva 17. Mädätysprosessin päävaiheet (mm. Latvala 2009).